难点4 三段式应用与速率常数- 高考化学专练【热点·重点·难点】

难点4  三段式应用与速率常数

【命题规律】

本专题考点为高考必考点。主要考查利用三段式进行平衡常数、转化率的计算，利用信息提供的公式进行速率常数的计算。考查的核心素养以证据推理和模型构建为主。

【备考建议】

2021年高考备考应关注以图表为信息背景的三段式的计算。

【限时检测】（建议用时：30分钟）

1．【2020新课标Ⅱ】天然气的主要成分为CH4，一般还含有C2H6等烃类，是重要的燃料和化工原料。

（1）乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)= C2H4(g)+H2(g)  ΔH，

③容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下（p）发生上述反应，乙烷的平衡转化率为α。反应的平衡常数Kp=_________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。

（2）高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH4C2H6+H2。反应在初期阶段的速率方程为：r=k×，其中k为反应速率常数。

①设反应开始时的反应速率为r1，甲烷的转化率为α时的反应速率为r2，则r2=_____ r1。

②对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是_________。

A．增加甲烷浓度，r增大       B．增加H2浓度，r增大

C．乙烷的生成速率逐渐增大    D．降低反应温度，k减小

2．【山东省济南市2021届高三4月阶段性检测】合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径。回答下列问题：

(2)在2 L密闭绝热容器中，投入4 mol N2和6 mol H2，在一定条件下生成NH3，测得不同温度下，平衡时NH3的物质的量数据如下表：

①下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________。

A．3v正(H2)=2v逆(NH3)    B．容器内气体压强不变

C．混合气体的密度不变    D．混合气的温度保持不变

②温度T1___________(填“>”“<”或“=”)T3。

③在T3温度下，达到平衡时N2的体积分数___________。

(3)N2O4为重要的火箭推进剂之一、N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g) 2NO2(g)　△H。上述反应中，正反应速率v正=k正·p(N2O4)，逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆为速率常数，则该反应的化学平衡常数Kp为___________(以k正、k逆表示)。若将定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298K、压强110 kPa)，已知该条件下k逆=5×102 kPa-1·s-1，当N2O4分解10%时，v逆=___________kPa·s-1。

(4)T℃时，在恒温恒容的密闭条件下发生反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，反应过程中各物质浓度的变化曲线如图所示：

①表示H2浓度变化的曲线是___________(填“A”、“B”或“C”。与(1)中的实验条件(1.01×105 Pa、450℃)相比，改变的条件可能是___________。

②在0～25 min内N2的平均反应速率为___________。在该条件下反应的平衡常数为______mol-2·L2(保留两位有效数字)。

3．【四川省成都市蓉城名校联盟2021届高三第三次联考】CH4和CO2一样是主要的温室气体，且性质稳定，但CH4的温室效应约为相同质量CO2的120倍，在1000℃以上CH4会完全分解为炭黑。研究如何转化CO2和CH4对减少温室气体的排放，改善大气环境具有重要的意义。

(3)某化学实验小组将1molCH4与1molCO2充入1L的恒容密闭容器中，使其发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)，测得CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的关系如图所示。

①1200K之前CO2的平衡转化率大于CH4可能的原因是___。

②923K时，该反应在10min达到平衡，则0～10min内CH4的平均反应速率为__mol·L-1·min-1。

(4)2014年我国科学家成功实现甲烷在无氧条件下选择活化，一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品。某化学研究室将2molCH4充入1L的密闭容器中，在单中心铁的催化作用下，CH4主要转化为C2H4，同时还有C6H6(g)、H2生成，反应达到平衡时测得n(C2H4)=0.6mol、C6H6(g)=0.05mol，则反应2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)的平衡常数K=___(计算结果保留一位小数)。

4．【天津武清区2021届高三一模测试】醛类物质的用途广泛。如，甲醛蒸气可对空气消毒、甲醛溶液可用于生物标本的防腐等；脂肪醛类一般具有麻醉、催眠作用等。回答下列问题：

Ⅱ．利用乙二醛催化氧化法合成乙醛酸的反应原理为：

可能发生副反应有：(草酸)

在反应瓶内加入含(乙二醛)的反应液，加热至45～60℃，通入氧气并保持氧气压强为，反应达平衡状态，得到的混合液中含(乙醛酸)，(草酸)，(乙二醛)(溶液体积变化可忽略不计)。

(1)草酸的平均生成速率为___________。

(2)通过化学反应原理分析，增大压强有利于加快反应速率，对于乙二醛的转化率的影响是___________(填“增大”或“减小”)。

(3)如图所示为起始时氧醛比[]对乙醛酸产率的影响，则选择最佳氧醛比为___________。

5．【云南省2021届高三第二次复习统一检测】近年来，有机液体氢化物储氢技术已被认为是长距离、大规模氢能输送的有效手段。其中某制氢、储氢系统包括以下三个阶段。回答下列问题：

Ⅲ．释氢

(3)一定条件下，环己烷的气相脱氢反应为：(g) ⇌(g)+3H2(g)△H>0。

①恒压下，起始浓度相同时，该反应在有、无分子筛膜时环己烷的平衡转化率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择性分离出H2。

环己烷平衡转化率随温度升高而增大的原因是______。A点环己烷平衡转化率高于B点的原因为______。

②某温度下，恒容密闭容器中，若的起始物质的量浓度为amol▪L-1，达到平衡时，H2的产率为b，则该温度下反应的平衡常数K=______(mol▪L-1)3(用含a、b的代数式表示)。

6．【重庆市2021年普通高中学业水平选择考适应性测试】内酯在化工、医药、农林等领域有广泛的应用。

(1)内酯可以通过有机羧酸异构化制得。某羧酸A在0.2 mol/L盐酸中转化为内酯B的反应可表示为A(aq)B(aq)，忽略反应前后溶液体积变化。一定温度下，当A的起始浓度为a mol/L时，A的转化率随时间的变化如下表所示：

①反应进行到100 min时，B的浓度为_______mol/L。

②v正(t =50 min)_______v逆 (t =∞min)(填“>”“＜”或“=”)。

③增加A的起始浓度，A在t =∞min时转化率将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。

④该温度下，平衡常数K=_______﹔在相同条件下，若反应开始时只加入B，B的起始浓度也为a mol/L，平衡时B的转化率为_______。

⑤研究发现，其他条件不变时，减小盐酸的浓度，反应速率减慢，但平衡时B的含量不变，原因是_______。